JP2021114541A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フローチャンネル内の基板における、ガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、均一な流速分布が得られ、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く形成・成長させることが可能な気相成長装置を提供する。【解決手段】基板５０を保持するサセプタ４と、反応ガスＧを基板５０上まで導くフローチャンネル３と、フローチャンネル３に接続され、該フローチャンネル３内に反応ガスＧを噴出するノズル２と、を備え、フローチャンネル３は、ノズル２側の少なくとも一部が、反応ガスＧの流れ方向における上流側から下流側に向かって、基板５０の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネル３１を有しており、ノズル２は、第１フローチャンネル３１に接続される噴出口２０ｃが、第１フローチャンネル３１に対して、該第１フローチャンネル３１の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように、反応ガスＧを噴出する。【選択図】図２

Description

本発明は、気相成長装置に関し、特に、反応炉内において、加熱環境下でサセプタに保持された基板に対して、反応ガスを供給して作用させることにより、基板上に半導体薄膜を形成・成長させるための気相成長装置に関する。

従来から、基板上に半導体薄膜を成長させるための装置として気相成長装置が知られている。この気相成長装置は、反応炉内において、加熱環境下でサセプタ上に載置された基板に対して、反応ガスを供給して作用させることにより、当該基板上に半導体結晶薄膜を形成・成長させるための装置である。

上記のような気相成長装置を用いて結晶成長用の基板上に窒化ガリウムやガリウム砒素等の化合物半導体薄膜を形成する場合、基板の表面に、該基板の横方向から原料ガス（反応ガス）を供給して薄膜成長を行う。この際、上記の原料ガスを、Ｖ族原料となるアンモニア等の半導体材料ガスと有機金属化合物との激しい気相反応が生じるのを抑制しつつ、加熱された基板上を通過させることが求められる。特に、基板が大口径になるほど、基板上における反応ガスの流れの上流側で気相反応による影響が顕著となり、基板の表面全体に新鮮な原料ガスを行き渡らせることが困難になる場合がある。

一方、基板面内の膜厚分布あるいは混晶の組成分布を均一にして高い歩留りを得るためには、薄膜を成長させる際に基板上を通過する原料ガス及びキャリアガスを、層流であって、且つ、均等な流速分布で供給する必要がある。仮に、原料ガスが、流れ方向に対して垂直な方向で不均等な流速分布を持っていると、例え基板を回転させて平均化させたとしても、十分に均一とされた膜が得られず、また、膜中の組成変調等の問題を引き起こす可能性がある。

上記のような問題に対応するため、例えば、基板上に原料ガスを供給するフローチャンネルの上流側における形状を工夫し、ガス流れ方向で流路の寸法を変化させるか、あるいは、ガス流れ方向に対して直交する方向（鉛直方向）に流路の寸法を変化させることで、均質なガス流れを実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、反応ガスの流路中に扁平なガス通路を設けることにより、ガスの流れを均一にする技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特許第４４７４１４９号公報 特開平１１−１５２５７２号公報

特許文献１によれば、ガスの流速分布を均一化することができ、その実施例には、結晶成長した窒化ガリウム（ＧａＮ）の面内分布が１％以下に改善されたことが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）のような混晶系の膜を成長させる場合に、有機金属原料であるトリメチルガリウムやトリメチルアルミニウムとアンモニアとの化学反応において、激しい気相反応が生じることが避けられないことから、基板におけるガス流れ方向の下流側で原料ガスが枯渇してしまうという問題があった。

また、特許文献２によれば、扁平なガス通路により、ガスの流れを均一に広げることが記載されているが、この特許文献２に記載の技術でも、基板におけるガス流れ方向の上流側で激しい気相反応が生じるのを避けることができず、下流側で原料ガスが枯渇する問題が生じる。

上記のような原料ガスが枯渇する問題を回避するため、例えば、キャリアガスを増量して流速を高める方法もある。しかしながら、単にキャリアガスを増量しただけでは、例えば、原料ガスの濃度低下に伴う原料利用効率の低下が生じたり、大量のキャリアガスを投入することで基板の冷却効果が促進され、基板の表裏面の温度差が大きくなりすぎて基板が破損したりするおそれもある。

また、反応ガス全体の実効的な流速を高める方法として、例えば、ポンプを用いてチャンバ内から反応ガスを吸引することで、チャンバの内部圧力を下げる方法も考えられる。しかしながら、チャンバの内部圧力を下げると、成長する膜中における炭素等の不純物の濃度が上昇する等、結晶成長特有の問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、フローチャンネル内の基板における、ガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、均一な流速分布が得られ、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く形成・成長させることが可能な気相成長装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記問題を解決するため、鋭意検討を重ねた。この結果、特に、窒化ガリウムやガリウム砒素等の化合物半導体薄膜を基板上に成長させる、反応ガスを水平方向に噴出させる横型の気相成長装置において、フローチャンネルの形状を最適化し、且つ、フローチャンネル内に向けて供給される反応ガスの噴出形態を最適化できるノズルを採用することにより、基板におけるガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、均一な流速分布が得られることを知見した。これにより、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く成長させることが可能な気相成長装置が実現できることを見いだし、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の態様を包含する。

請求項１に係る発明は、基板上に半導体薄膜を成長させるための気相成長装置であって、反応炉内において、前記基板を保持するサセプタと、前記反応炉内に配置され、反応ガスを前記基板上まで導くフローチャンネルと、前記フローチャンネルに接続され、該フローチャンネル内に反応ガスを噴出するノズルと、を備え、前記フローチャンネルは、前記ノズル側の少なくとも一部が、前記反応ガス流れ方向における上流側から下流側に向かって、前記基板の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネルを有しており、前記ノズルは、前記第１フローチャンネルに接続される噴出口が、前記第１フローチャンネルに対して、該第１フローチャンネルの拡開方向における前記反応ガスの流束のベクトルが均一になるように、前記反応ガスを噴出することを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の気相成長装置であって、前記フローチャンネルは、前記第１フローチャンネルの内部に前記基板の少なくとも一部を収容するように配置されていることを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の気相成長装置であって、前記フローチャンネルが、前記第１フローチャンネルの下流側に、さらに、前記反応ガス流れ方向における上流側から下流側に向かって均一な断面形状の流路、又は、側壁の少なくとも一部が下流側に向けて漸次縮閉してゆく形状の流路を有した第２フローチャンネルを備えていることを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の気相成長装置であって、前記ノズルは、１以上のガス導入路を有し、且つ、該ガス導入路は、前記反応ガスの導入口側が、前記基板の平面方向に対して直交する方向で延設した垂直流路とされ、且つ、該垂直流路と直交するように連通する水平流路を１以上で有することを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の気相成長装置であって、前記ノズルは、前記ガス導入路の流路に、１以上のガス整流部を有することを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の気相成長装置であって、前記ノズルは、前記噴出口を複数で有し、該複数の噴出口が、前記基板の平面方向に対して直交する方向で積層されていることを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の気相成長装置であって、前記ノズルは、前記噴出口の少なくとも一部が、前記第１フローチャンネル側に向けて、平面視で突出する形状であることを特徴とする気相成長装置である。

また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の気相成長装置であって、前記ノズルは、前記噴出口が、平面視で円弧状であることを特徴とする気相成長装置である。

本発明に係る気相成長装置によれば、上記構成により、フローチャンネル内に供給される反応ガスの、基板におけるガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、流速分布を均一化できる。即ち、特に、窒化ガリウムやガリウム砒素等の化合物半導体薄膜を基板上に成長させる場合において、基板におけるガス流れ方向の上流側で激しい気相反応が生じるのを抑制し、基板におけるガス流れ方向の上流側及び下流側の何れの位置にも均等に反応ガスが供給されるので、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く成長させることが可能になる。

本発明の一実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、ノズル及びフローチャンネルを平面視した状態を示す概略図である。 本発明の一実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図１に示したＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図１中に示したノズルを拡大して示す概略図である。 本発明の一実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図２中に示したノズルを拡大して示す断面図である。 本発明の他の実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、ノズルに備えられるガス整流部の形状を示す平面図である。 本発明の他の実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図６（ａ），（ｂ）は、ノズルの他の例を示す概略図である。 本発明の他の実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図７（ａ），（ｂ）は、ノズルの他の例を示す概略図である。 本発明の他の実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、ノズル及びフローチャンネルを平面視した状態を示す概略図である。 本発明の他の実施形態である気相成長装置を模式的に説明する図であり、図８中に示したＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例について説明する図であり、図１０（ａ）は、本発明に係る実施例の評価で用いたノズルを示す概略図であり、図１０（ｂ）は、比較例で用いたノズルを示す概略図である。 本発明の実施例について説明する図であり、実施例で用いたフローチャンネルの構成並びに条件を示す概略図である。 本発明の実施例について説明する図であり、図１０（ａ）に示す実施例のノズル、及び、図１０（ｂ）に示す比較例のノズルを用い、図１１に示したフローチャンネルの条件で反応ガスを供給したときの、基板上の各位置における反応ガスの流速を測定した結果を示すグラフである。 本発明で得られる作用について模式的に説明する図であり、ノズルからフローチャンネルに導入された反応ガスの流れの均一性について説明する概略図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である気相成長装置について、図１〜図９及び図１３を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、その特徴をわかり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態である気相成長装置１を模式的に説明する図で、ノズル２及びフローチャンネル３を平面視した概略図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１中に示したノズル２を拡大して示す概略図であり、図４は、図２中に示したノズル２を拡大して示す断面図である。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、ノズルに備えられるガス整流部の形状の例を示す平面図であり、図６（ａ），（ｂ）、並びに、図７（ａ），（ｂ）は、ノズルの他の例を示す概略図である。また、図８は、本発明の他の実施形態である気相成長装置１０を模式的に説明する図で、ノズル２及びフローチャンネル３０を平面視した概略図であり、図９は、図８中のＢ−Ｂ断面図である。また、図１３は、本発明に係る気相成長装置における、ノズルからフローチャンネルに導入された反応ガスの流れの均一性について説明する概略図である。

なお、図１及び図２に示す気相成長装置１、並びに、図８及び図９に示す気相成長装置１０においては、ノズル２、フローチャンネル３（３０）、及びサセプタ４等、本発明の特徴を有する構成のみを示す一方、一般的な気相成長装置に備えられる他の構成、例えば、反応炉や排気ノズル等については、その図示を省略している。
また、本実施形態の気相成長装置１で用いる反応ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の流れについては図２中に示しており、本実施形態における反応ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の流れについての説明は、図２を引用して説明する。

＜気相成長装置の構成＞
本発明に係る気相成長装置の一例について説明する。
図１〜図４に示す気相成長装置１は、基板５０上に図視略の半導体薄膜を成長させるためのものであり、ノズル２、フローチャンネル３及びサセプタ４を備えて概略構成される。また、これら、ノズル２、フローチャンネル３及びサセプタ４は、通常、気相成長装置に備えられる図視略の反応炉の内部に配置される。

より詳しくは、本実施形態の気相成長装置１は、反応炉内において、基板５０を保持するサセプタ４と、反応炉内に配置され、反応ガスＧを基板５０上まで導くフローチャンネル３と、このフローチャンネル３に接続され、このフローチャンネル３内に反応ガスＧを噴出するノズル２とを備える。
また、フローチャンネル３は、ノズル２側に配置される少なくとも一部が、反応ガスＧの流れ方向における上流側から下流側に向かって、基板５０の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネル３１を有し、図１に示す例のフローチャンネル３は、上流開口端３ａから排気口３５に至るまでの流路全体が第１フローチャンネル３１とされている。
そして、ノズル２は、第１フローチャンネル３１に接続される噴出口２０ｃが、第１フローチャンネル３１に対して、この第１フローチャンネル３１の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように、反応ガスＧを噴出するように構成されている。
以下、本実施形態の気相成長装置１の各構成について詳細に説明する。

図視略の反応炉は、気相成長装置１の筐体としても機能するものであり、略円筒形や箱型筐体などの密閉容器を形成している。また、反応炉内における、ノズル２、フローチャンネル３及びサセプタ４の外側には、例えばパージガスが封入される。
なお、以下の説明においては、反応炉内に配置されたノズル２、フローチャンネル３及びサセプタ４における、その長手方向の位置を説明するにあたり、便宜上、反応ガス流れ方向の上流を、単に「ガス流れ方向の上流」、反応ガス流れ方向の下流を、単に「ガス流れ方向の下流」と称する場合がある。

サセプタ４は、基板５０が載置され、該基板５０を回転させるものであり、反応炉内において、図視略の架台上に支持されている。
サセプタ４は、通常、熱の良導体（例えば、カーボン等）で形成され、さらに好適には、原料ガスによる腐食を防止する観点から、ＳｉＣ等のコーティングが施される。また、サセプタ４は、気相成長する薄膜の膜厚の平均化を図るため、その中心軸４２に沿ってテーブル４１が回転可能に構成されている。また、図２に示す例においては、サセプタ４（テーブル４１）を下方から加熱することで、基板５０を加熱するためのヒータ４５が備えられている。また、サセプタ４の中心軸４２には、図視略のモータの回転軸が歯車等を介して接続され、このモータの駆動によって、基板５０が載置されたサセプタ４のテーブル４１が回転するように構成されている。

また、サセプタ４は、テーブル４１上に載置される基板５０が、詳細を後述するフローチャンネル３の内部に収容されるように配置されている。
さらに、本実施形態においては、サセプタ４を、テーブル４１上に載置される基板５０の少なくとも一部が、フローチャンネル３に備えられる第１フローチャンネル３１の内部に収容されるように配置する。図示例においては、基板５０全体が、第１フローチャンネル３１の内部に収容され、且つ、平面視で第１フローチャンネル３１の概略中心部に配置されている。

サセプタ４のテーブル４１のサイズは、薄膜を成長させる基板５０のサイズによって決定することができるが、例えば、大径のサセプタ４を用いたうえで、この上に複数の小径基板を載置して、複数の小径基板の各々に薄膜を成長させることも可能である。

サセプタ４におけるテーブル４１の直径ａは、特に限定されず、薄膜を成長させる基板５０のサイズや、１回のプロセスで薄膜の成長を行う基板５０の個数に応じて決定できるが、例えば、２５ｍｍから４５０ｍｍの範囲とすることができる。

フローチャンネル３は、反応炉内に配置され、後述のノズル２から噴出された反応ガスＧを、基板５０の成長面に平行な方向で供給するものである。フローチャンネル３も、サセプタ４と同様、図視略の反応炉内において架台に支持固定されている。また、図示例においては、フローチャンネル３の上流開口端３ａが、後述するノズル２の噴出口２０ｃと接続されている。

また、本実施形態の気相成長装置１に備えられるフローチャンネル３は、上述したように、ノズル２側に配置される少なくとも一部が、反応ガスＧの流れ方向における上流側から下流側に向かって、基板５０の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネル３１を有する。そして、本実施形態においては、第１フローチャンネル３１が、内部に基板５０の少なくとも一部を収容するように配置される。
なお、図１中に示す例のフローチャンネル３は、排気口３５に至るまでの流路全体が第１フローチャンネル３１とされている。これに伴い、図示例においては、基板５０全体が第１フローチャンネル３１の内部に収容されている。

第１フローチャンネル３１は平面視で漸次拡開する形状としては、特に限定されないが、図１に示す例のような、側壁３ｂが直線状とされた概略扇形状の他、側壁３ｂが外側に膨らむような形状や、側壁３ｂが内側にカーブしたラッパ形状としてもよい。

また、図１中に示す第１フローチャンネル３１の拡開角度ｆとしても、特に限定されないが、ガス流れ方向の上流側における反応ガスＧの流速を上げつつ、流速分布を均一にできる観点からは１０°以上９０°以下とすることが好ましく、６０°前後とすることが最も好ましい。即ち、２つの側壁３ｂから上流開口端３ａよりもさらにガス流れの上流側に向けて仮想線を描いたとき、これら仮想線が交わる頂点の位置が、上流開口端３ａから可能な限り離間した位置となることが、上記の流速分布特性の観点からより好ましい。

排気口３５は、フローチャンネル３内に導入された反応ガスＧのうち、反応に供されなかったガス等を排ガスＧ４として外部に排出するものであり、フローチャンネル３におけるガス流れの下流側の端部において、平面視で細長の円弧状で設けられている。また、図２に示すように、排気口３５は、下方に向けて排ガスＧ４を排出するように、フローチャンネル３におけるガス流れの下流側の端部において、下方に向けて垂直に折れ曲がった概略逆Ｌ字状に構成されている。排気口３５は、反応炉内において、例えば、図視略の排気管に接続され、この排気管によって排ガスＧ４が気相成長装置１の外部に排出される。

フローチャンネル３の材質としては、特に限定されないが、例えば、石英、カーボン、ＳｉＣ等が好適に用いられる。

ここで、図１中に示した気相成長装置１においては、基板５０の上流側における第１フローチャンネル３１の横幅方向の寸法、即ち、図中に示す、上流開口端３ａから寸法ｅだけ下流側の位置の横幅寸法ｄが、基板５０の直径ａ、もしくは、基板５０を載置するサセプタ４の中心を通るフローチャネル３の横幅よりも小さい。このため、この領域における実効的な流速は、上記の特許文献１（特許第４４７４１４９号公報）に記載されているような直方体形状のフローチャンネルと比較して速い流速となる。

ノズル２は、反応炉内に配置され、上述したように、フローチャンネル３の上流開口端３ａから、フローチャンネル３の内部に向けて反応ガスＧを噴出する。
上述したように、ノズル２は、第１フローチャンネル３１に接続される噴出口２０ｃが、第１フローチャンネル３１に対して、この第１フローチャンネル３１の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように、反応ガスＧを噴出するように構成されている。

図１及び図３に示すように、ノズル２は、噴出口２０ｃの少なくとも一部が、第１フローチャンネル３１側に向けて、平面視で突出する形状とされ、図示例では、噴出口２０ｃ全体が平面視で円弧状に形成されている。噴出口２０ｃを上記形状とすることで、噴出口２０ｃと第１フローチャンネル３１とが相似形となるので、反応ガスＧが均一な広がりをもちながら、噴出口２０ｃから第１フローチャンネル３１内に向けて噴出する。

本実施形態で用いられるノズル２は、少なくとも１以上のガス導入路を有してなり、図２及び図４に示す例では、第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３の計３箇所でガス導入路を有している。これら第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３は、それぞれ異なる反応ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が流通する導入路である。本実施形態で説明する例では、第１ガス導入路２１に水素（Ｈ_２）及び窒素（Ｎ_２）が混合された反応ガスＧ１が流通し、第２ガス導入路２２には有機金属化合物（ＭＯ）、窒素及び水素が混合された反応ガスＧ２が、第３ガス導入路２３にはアンモニア（ＮＨ_３）、窒素及び水素が混合された反応ガスＧ３が流通する。ここで、Ｈ_２は雰囲気ガスであり、ＭＯはガリウム等の有機金属化合物を含む原料ガス、ＮＨ_３はＶ属原料ガスであり、また、Ｎ_２はキャリアガスである。

また、本実施形態のノズル２は、上記のように複数のガス導入路を有していることに伴い、噴出口２０ｃを複数で有している。そして、ノズル２は、複数の噴出口２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ）が、基板５０の平面方向に対して直交する方向で積層されている。図２及び図４に示す例では、図中における上下方向の下側から、第３ガス導入路２３の第３噴出口２３ｃ、第２ガス導入路２２の第２噴出口２２ｃ及び第１ガス導入路２１の第１噴出口２１ｃの順で積層されている。

また、図示例のノズル２においては、上記の第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３の何れにおいても、反応ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の導入口２１ｉ，２２ｉ，２３ｉ側が、基板５０の平面方向に対して直交する方向で延設した垂直流路２１ａ，２２ａ，２３ａとされている。さらに、第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３の何れにおいても、垂直流路２１ａ，２２ａ，２３ａとそれぞれ直交するように連通する水平流路２１ｂ、水平流路２２ｂ又は水平流路２３ｃを有する。即ち、図示例のノズル２は、ノズル本体２０の内部において、垂直流路２１ａ，２２ａ，２３ａの各々が、水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂに突き当たるように連通されることで、第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３の各流路が折り曲げられるように構成されている。図示例においては、第１ガス導入路２１及び第３ガス導入路２３が計３箇所で折り曲げられるように構成され、第２ガス導入路２２が１箇所で折り曲げられるように構成されている。
そして、上記の水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、ノズル本体２０の内部において、垂直方向で下側から水平流路２３ｂ、水平流路２２ｂ及び水平流路２１ｂの順で積層された３層（３段）構造とされ、各流路がノズル２の噴出方向に沿うように配置されている。

垂直流路２１ａ，２２ａ，２３ａは、各々、円管状の流路とされている。
また、水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、水平方向（基板５０の平面方向）に幅広であって、断面視矩形状の扁平流路とされている。また、図４中に示すような、水平流路２１ｂに順次連通して設けられる垂直流路２１ｄ及び水平流路２１ｅ、並びに、水平流路２３ｂに順次連通して設けられる垂直流路２３ｄ及び水平流路２３ｅも、概略で扁平状の流路とされている。

まず、反応ガスＧ１が流通する第１ガス導入路２１は、垂直流路２１ａ，２１ｄと水平流路２１ｂ，２１ｅとからなり、ノズル本体２０内において、まず、垂直に延設された垂直流路２１ａが水平流路２１ｂに突き当たるように連通して配置される。さらに、水平流路２１ｂは垂直流路２１ｄに突き当たるように連通し、垂直流路２１ｄは水平流路２１ｅに突き当たるように連通して配置されている。垂直流路２１ｄ及び水平流路２１ｅは、水平流路２１ｂと同様、断面視矩形状の扁平流路とされている。
上記構成により、垂直流路２１ａ側から導入された反応ガスＧ１は、水平流路２１ｂ、垂直流路２１ｄ及び水平流路２１ｅの各流路内に順次突き当たることで整流され、拡散した状態となる。
そして、反応ガスＧ１は、水平流路２１ｅを流通して、各方向に向けて均等に拡散した状態で、第１噴出口２１ｃ側からフローチャンネル３内に向けて噴出される。

また、反応ガスＧ２が流通する第２ガス導入路２２は、垂直流路２２ａと水平流路２２ｂとからなり、ノズル本体２０内において、垂直方向で延設された垂直流路２２ａが水平流路２２ｂに突き当たるように連通した構成とされている。また、水平流路２２ｂは、第２噴出口２２ｃ側が垂直方向で狭くなるような扁平流路とされている。
上記構成により、垂直流路２２ａ側から導入された反応ガスＧ２は、水平流路２２ｂ内に突き当たった後、垂直方向で縮寸する水平流路２２ｂを通過することで整流され、拡散した状態となる。
そして、反応ガスＧ２は、水平流路２２ｂを流通して、各方向に向けて均等に拡散した状態で、第２噴出口２２ｃ側からフローチャンネル３内に向けて噴出される。

同様に、反応ガスＧ３が流通する第３ガス導入路２３は、垂直流路２３ａ，２３ｄと水平流路２３ｂ，２３ｅとからなり、ノズル本体２０内において、まず、図３中の下側から上側に向けて延設された垂直流路２３ａが水平流路２３ｂに突き当たるように配置される。さらに、水平流路２３ｂは垂直流路２３ｄに突き当たり、垂直流路２３ｄは水平流路２３ｅに突き当たるように配置される。垂直流路２３ｄ及び水平流路２３ｅは、水平流路２３ｂと同様、断面視矩形状の扁平流路とされている。
上記構成により、垂直流路２３ａ側から導入された反応ガスＧ３は、水平流路２３ｂ、垂直流路２３ｄ及び水平流路２３ｅの各流路内に順次突き当たることで整流され、拡散した状態となる。
そして、反応ガスＧ３は、水平流路２３ｅを流通して、各方向に向けて均等に拡散した状態で、第３噴出口２３ｃ側からフローチャンネル３内に向けて噴出される。

さらに、本実施形態で説明する第１ガス導入路２１、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３は、各々の流路内、具体的には、水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの各流路内に、少なくとも１以上のガス整流部を有する。図示例においては、水平流路２１ｂ内における垂直流路２１ｄ寄りの位置に、ブロック状のガス整流部２１Ａが配置されている。同様に、水平流路２２ｂ内における第２噴出口２２ｃ寄りの位置にはガス整流部２２Ａが配置され、さらに、水平流路２３ｂ内における垂直流路２３ｄ寄りの位置にはガス整流部２３Ａが配置されている。これらブロック状のガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、例えば、水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ内におけるガス流れ方向の上流側から下流側を見たときに、噴出口２０ｃが直接見えない配置位置で、各水平流路の底面又は上面に設置される。図示例においては、ガス整流部２１Ａが水平流路２１ｂの底面側に設置され、ガス整流部２２Ａが水平流路２２ｂの上面側に、ガス整流部２３Ａが水平流路２３ｂの上面側に設置されている。

上記のようなガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａが、各々、水平流路２１ｂ、水平流路２２ｂ又は水平流路２３ｂの流路内に配置されていることにより、上記のような、各ガス導入路の折れ曲がり構造と同様の整流効果が得られる。即ち、水平流路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの各流路内において、反応ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が、ガス整流部２１Ａ、ガス整流部２２Ａ又はガス整流部２３Ａの何れかに突き当たることで、上記同様、反応ガスＧが各方向に向けて均等に拡散する効果が得られる。
上記のガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａを用いた場合の、反応ガスＧの流れの詳細については後述する。

なお、図示例においては、ガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａの各々が、水平流路２１ｂ、水平流路２２ｂ又は水平流路２３ｂの流路内において、ブロック状の別部品として配置されているが、これには限定されない。例えば、ガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａを、ノズル本体２０と一体化した構成としてもよい。

また、ガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、図１及び図３に示す例のように、ガス流れ方向で下流側となる各々の先端２１ｆ，２２ｆ，２３ｆが、噴出口２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ）と同様の形状、即ち、平面視で円弧状に形成されていることが好ましい。また、各々の先端２１ｆ，２２ｆ，２３ｆの円弧形状は、上述したフローチャンネル３の第１フローチャンネル３１における拡開角度ｆと同じ角度を持つ円弧状であることがより好ましい。これにより、上述したような、第１フローチャンネル３１の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように、第１フローチャンネル３１内に向けて反応ガスＧを噴出する作用が、より効果的に得られる。

このように、ガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、先端２１ｆ，２２ｆ，２３ｆの平面視形状が上記のような円弧状であれば、ガス流れ方向の上流側となる後端２１ｇ，２２ｇ，２３ｇ側の平面視形状は、必要に応じて様々な形状とすることができる。ガス整流部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａにおける後端２１ｇ，２２ｇ，２３ｇ側の平面視形状は、例えば、図５（ａ）に示すような平面視直線状であってもよいし、図５（ｂ）に示すような、先端２１ｆ，２２ｆ，２３ｆの平面視形状と対称となる円弧状であってもよい。あるいは、図５（ｃ）に示すような、先端２１ｆ，２２ｆ，２３ｆの平面視形状に対応して円弧状に凹んだ平面視形状としても構わない。

なお、図３及び図４等においては詳細な図示を省略しているが、第１噴出口２１ｃの直前における水平流路２１ｅ及び垂直流路２１ｄ、及び、第１噴出口２１ｃの垂直方向で上下に設置されたライナーは、何れも第１フローチャンネル３１の拡開角度ｆに対応した角度を有する円弧状とされている。

また、ノズルの全体形状としても、図３及び図４に示すノズル２のようなものには限定されない。
例えば、図６（ａ）に示すように、先端１２ａ側を平面視で円弧状としたうえで、後端１２ｂ側が概略台形状とされた構成のノズル１２Ａを採用してもよいし、図６（ｂ）に示すように、先端１２ｃ側を円弧状としたうえで、後端１２ｄ側が鋭角な頂点を有する概略三角形状とされた構成のノズル１２Ｂを採用してもよい。このように、後端側が非直方体形状とされたノズル１２Ａ，ノズル１２Ｂを採用した場合でも、十分に均一な反応ガスＧの流速分布が得られる。

一方、ノズルの製造工程において、金属材料の加工上、円弧の形成が困難である場合も考えられる。このような場合には、図７（ａ）に示すように、先端１２ｅ側が平面視で概略三角形状とされ、流路内に設けられるガス整流部１２ｆの先端も同様の形状とされたノズル１２Ｃを採用してもよい。あるいは、図７（ｂ）に示すような、先端１２ｇ側が平面視で多角形状とされ、流路内に設けられるガス整流部１２ｈの先端も同様の形状とされたノズル１２Ｄを採用してもよい。図７（ａ），（ｂ）に示すように、ノズルの噴出口側を多角形とした場合においても、十分に均一な反応ガスＧの流速分布が得られる。

また、本実施形態の気相成長装置１においては、ノズル２を、図２及び図４に示すような複層構造（図示例では３層の積層構造）とすることで、ノズル２内において複数の反応ガスＧ同士が混じり合うのを防止できる。この場合、例えば、ＮＨ_３等のＶ族原料ガスを含む反応ガスＧ３と、Ｇａ等の有機金属材料を含む反応ガスＧ２とが、ノズル２から噴出される前に、ノズル２内で混じり合ってしまい、薄膜の成長効率が低下するのを防止できる。

また、本実施形態では、第１フローチャンネル３１における、上流開口端３ａから寸法ｅだけ下流側の位置の横幅寸法ｄと、図３及び図５中に示すノズル２の流路幅ｂとが、次式｛ｂ＜ｄ｝を満たす関係であることが、基板５０におけるガス流れ方向の上流側の流速を効果的に上げつつ、均一な流速分布を得る観点からより好ましい。

また、図４に示すノズル２の構造において、第１ガス導入路２１の第１噴出口２１ｃの高さｋ１と、水平流路２１ｂにおける高さｇ１とは、次式｛ｋ１＜ｇ１｝で表される関係を満たすことが好ましい。同様に、第２ガス導入路２２の第２噴出口２２ｃの高さｋ２と、水平流路２２ｂにおける高さｇ２とは、次式｛ｋ２＜ｇ２｝で表される関係を満たすことが好ましく、第３ガス導入路２３の第３噴出口２３ｃの高さｋ３と、水平流路２３ｂにおける高さｇ３とは、次式｛ｋ３＜ｇ３｝で表される関係を満たすことが好ましい。各ガス導入路における、噴出口の高さと水平流路の高さとの関係を上記範囲とすることにより、反応ガスＧの整流効果が顕著になり、基板５０におけるガス流れ方向の上流側の流速を効果的に上げつつ、均一な流速分布が得られる。

なお、本明細書中で説明する「流速のベクトルが均一」、「ガスの流速分布を均一化」、及び「均一な流速分布」とは、基板上に結晶成長させる半導体薄膜の均一性を得るための、ガスの流れの均一性のことをいう。
即ち、図１３の模式図中に矢印で示すように、ノズル２から噴出し、上流開口端３ａからフローチャンネル３の内部に導入された反応ガスＧは、拡開角度ｆに対応した円弧の法線方向に均等な流速でガスが噴き出す。この際、反応ガスＧが基板５０上に到達する時点での激しい反応に対しては、全ての反応ガスＧが反応してしまうことがないように高い速度で通過させる一方、半導体薄膜を成長できる反応ガスＧが基板５０上の下流側の末端まで届くような流速を確保できるように、ガスの向きと流速、即ち、ガスの流速のベクトルが最適化された分布とする。上述した「均一」とは、このようなガスの流れの均一性のことをいう。

さらに、本実施形態の気相成長装置は、図１〜図４に示すような気相成長装置１の構成に限定されるものではない。
例えば、図８及び図９に例示する気相成長装置１０のように、上流開口端３ａからガス流れ方向で下流側に向けて、平面視で拡開する形状とされた第１フローチャンネル３１に加え、その下流側に、側壁３０ｂが平行で直方体形状とされた第２フローチャンネル３２を有するフローチャンネル３０を備えた構成を採用してもよい。上記の第２フローチャンネル３２は、第１フローチャンネル３１の下流側において、反応ガスＧの流れ方向における上流側から下流側に向かって均一な断面形状の流路を有している。

そして、本実施形態においては、このような構成を採用した場合においても、基板５０の少なくとも一部が、フローチャンネル３０における第１フローチャンネル３１の内部に収容された構成を採用する。図示例においては、基板５０のうち、ガス流れ方向の上流側の約半分が第１フローチャンネル３１の内部に収容されている。

上述したように、本実施形態においては、基板５０の少なくとも一部が、フローチャンネル３０における第１フローチャンネル３１の内部に収容されていればよい。従って、気相成長装置１０においても、上記の気相成長装置１と同様、反応ガスＧの流れを、フローチャンネル３０内の基板５０における、ガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、均一な流速分布とする効果が得られる。

本実施形態においては、フローチャンネル３の形状を、基板５０におけるガス流れ方向で下流側に対応する位置で、反応ガスＧの流れが乱れないような形状とする必要がある。このため、本実施形態の気相成長装置１においては、図１中に示すような、漸次拡開する形状の第１フローチャンネル３１を有するフローチャンネル３を用いる。また、図８及び図９に示す気相成長装置１０においては、第１フローチャンネル３１の下流側に第２フローチャンネル３２が設けられたフローチャンネル３０を用いることで、反応ガスＧの流れが乱れない程度に、フローチャンネル横幅の広がりを抑制したうえで、反応ガスＧを排気口３５からスムーズに排気できる。

なお、第２フローチャンネル３２は、上記のような形状には限定されず、流速分布の最適化のために、例えば、側壁３０ｂの少なくとも一部が基板５０の外周に沿うように曲線状とされ、下流の排気口３５側に向けて漸次縮閉してゆく形状の流路を有した構成であっても良い。

＜反応ガスの整流作用＞
以下、本実施形態の気相成長装置１に備えられるノズル２が、第１フローチャンネル３１の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように反応ガスＧを噴出する作用について、図２及び図４を参照して説明する。なお、以下の説明においては、ノズル２に備えられる各ガス導入路のうち、Ｈ_２及びＮ_２が混合された反応ガスＧ１が流通される第１ガス導入路２１における流れを例に挙げて説明する。

まず、第１ガス導入路２１の垂直流路２１ａから供給される反応ガスＧ１は、水平流路２１ｂの底面ｍに衝突して水平方向に流れを変える。ガス整流部２１Ａと水平流路２１ｂの上面ｔとの隙間を通過した反応ガスＧ１は、垂直流路２１ｄの側壁ｐに衝突して垂直方向に流れを変える。詳細な図示を省略するが、垂直流路２１ｄの側壁ｐは、ノズル２を平面視する方向から見た断面形状が、第１フローチャンネル３１の拡開角度ｆに対応した円弧状とされており、ガス流れの上流側から下流側に向かう方向の流路寸法は、垂直流路２１ｄの横幅方向で一定である。
その後、反応ガスＧ１は、さらに、水平流路２１ｅの底面ｑに衝突して水平方向に流れを変え、第１噴出口２１ｃから噴出される。このとき、第１噴出口２１ｃから噴出される反応ガスＧ１は、上記のような第１ガス導入路２１の流路構造による整流作用により、層流の状態となる。

そして、平面視円弧状である第１噴出口２１ｃから噴出された反応ガスＧ１は、第１フローチャンネル３の拡開方向における反応ガスＧの流束のベクトルが均一になるように、フローチャンネル３の内部に導入される。

また、第２ガス導入路２２及び第３ガス導入路２３における反応ガスＧ２又は反応ガスＧ３の流れも、上記のような第１ガス導入路２１の場合の流れと同様である。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の気相成長装置１によれば、上記構成により、フローチャンネル３内に供給される反応ガスＧの、基板５０におけるガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、流速分布を均一化できる。即ち、特に、窒化ガリウムやガリウム砒素等の化合物半導体薄膜を基板上に成長させる場合において、基板５０におけるガス流れ方向の上流側で激しい気相反応が生じるのを抑制し、基板５０におけるガス流れ方向の上流側及び下流側の何れの位置にも均等に反応ガスＧが供給されるので、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く成長させることが可能になる。

以下、実施例により、本発明に係る気相成長装置についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

＜試験条件＞
本実施例においては、実験用の気相成長装置として、図１１に示すようなフローチャンネル３及びサセプタ４を準備するとともに、本発明に係る実施例として図１０（ａ）に示すようなノズル２を、比較例として図１０（ｂ）に示すようなノズル１０２を準備した。

本実施例では、フローチャンネル３として、図１１に示すような、ノズルの噴出口が接続される上流開口端３ａから排気口３５に至るまでの流路全体が、上流側から下流側に向かうに従って、基板５０の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネル３１とされたものを用いた。第１フローチャンネル３１における、上流側から下流側に向かって拡開する角度は６０°である。

また、サセプタ４は、基板５０の全体が第１フローチャンネル３１に収容されるように配置した。
また、サセプタ４上に載置する基板５０として１２インチ（３００ｍｍ）径のシリコン基板を準備した。

そして、実施例のノズル２、並びに、比較例のノズル１０２をそれぞれ用いて、実際に反応ガスを基板５０上に流して実験を行った。この際、図１１中に示す風速測定位置Ｐの位置、即ち、基板５０の中心点を通過するとともに、ガス流れ方向に対して直交する円弧状の線に沿った各位置で、３°ピッチで反応ガスの風速を測定し、その結果を図１２のグラフに示した。

＜実施例＞
実施例においては、上記のように、図１０（ａ）に示すノズル２を用いてフローチャンネル３内に反応ガスＧを噴出させ、このときの反応ガスＧの風速を、基板５０上の各位置で測定した。本実施例では、流速測定は模擬反応装置を用いて実施し、反応ガスＧとして簡易に用いることができるＨ_２とＮ_２を用いた。

実施例においては、ノズル２として、噴出口２０ｃが、平面視で概略円弧状に形成されているとともに、基板５０の平面方向に直交する方向で３箇所の噴出口（ガス導入路）が積層されたものを用いた（図４を参照）。このノズル２には、図１０（ａ）中に示すような、流路内にブロック状のガス整流部２１Ａが備えられており、このガス整流部２０Ａにおける噴出口２０ｃ側は、該噴出口２０ｃに対応して平面視で概略円弧状に形成されている。

また、図１０（ａ）では詳細な図示を省略しているが、実施例では、３箇所の噴出口（ガス導入路）が積層されたノズル２に対し、反応ガスとして、垂直方向で下側からＮ_２、及びＮ_２とＨ_２の混合ガスを各ガス導入路に供給して実験を行った。
そして、基板５０上の各位置における反応ガスの風速の測定結果を、図１２のグラフに示した。

＜比較例＞
比較例においては、上述したように、図１０（ｂ）に示した従来の構成を有するノズル１０２を用いた点以外は、上記実施例と同様の条件並びに手順で実験を行った。
即ち、比較例においては、ノズル１０２を用いてフローチャンネル３内に反応ガスを噴出させ、このときの反応ガスの風速を、基板５０上の各位置で測定した。

比較例においては、ノズル１０２として、噴出口１０２ｃが、平面視で直線状とされたものを用いた。また、ノズル１０２においては、上記実施例で用いたノズル２と同様に、基板５０の平面方向に直交する方向で３箇所の噴出口（ガス導入路）が積層されている一方、各流路内にガス整流部が設けられていない。

そして、比較例においても、上記実施例と同様、ノズル１０２に備えられる３箇所のガス導入路に対し、反応ガスとして、垂直方向で下側からＮ_２、及びＮ_２とＨ_２の混合ガスを供給して実験を行った。
そして、基板５０上の各位置における反応ガスＧの風速の測定結果を、図１２のグラフに示した。

＜評価結果＞
図１２のグラフには、上記の実施例及び比較例における、各々の測定位置と風速の測定結果との関係を示している。
図１２に示すように、従来の構成とされた比較例のノズル１０２を用いた実験においては、基板５０の中心領域付近では反応ガスの風速が速くなっている一方、第１フローチャンネル３１内における外側の領域に向かうに従って、風速が急激に低下している。これは、基板５０の中心付近では大量の反応ガスが供給されている一方、基板５０の外周側において反応ガスの供給量が少なくなっていることを示している。

これに対し、本発明に係る構成を有する実施例のノズル２を用いた実験においては、基板５０上の全領域に渡って反応ガスの風速が均等化されていることが分かる。これは、基板５０上の全領域において、反応ガスが均等に供給されていることを示している。

なお、本実施例においては、上記形状を有するフローチャンネル３を、ＭＯＣＶＤ装置に適用して反応ガスＧを導入し、さらに実験を行った。この実験においては、１２インチ（３００ｍｍ）径のシリコン基板５０上に窒化物系化合物半導体薄膜を成長させる場合を想定した反応ガスの供給条件を採用し、３箇所の噴出口（ガス導入路）が積層されたノズル２に対し、反応ガスＧとして、垂直方向で下側から順に、「ＮＨ_３及びＨ_２及びＮ_２の混合ガス」、「有機金属化合物であるＧａを含むガスＨ_２とＮ_２の混合ガス」、「Ｈ_２及び窒素Ｎ_２の混合ガス」を各ガス導入路に供給した。ここで、本実験においては、上述したような、１２インチ径のシリコン基板上に窒化物系半導体薄膜を成長させる条件の代替条件として、１２インチ径のシリコン基板に替えて６インチ径のサファイア基板２枚を、これらサファイア基板の中心間を結ぶ直線がサセプタの中心を通るように、該サセプタ上に設置した。その結果、サファイア基板２枚に対して下流側でもガスの枯渇がなく、結晶成長した窒化ガリウム（ＧａＮ）の面内膜厚分布が５％以下であることが確認された。

以上説明したような実施例の結果より、本発明の気相成長装置を用いて半導体薄膜等の気相成長プロセスを実施することで、反応ガスの流速分布を均一化できことがわかる。従って、本発明の気相成長装置を用いることで、基板におけるガス流れ方向の上流側及び下流側の何れの位置にも均等に反応ガスが供給され、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く成長させられること明らかである。

本発明の気相成長装置は、フローチャンネル内の基板における、ガス流れ方向の上流側の流速を上げつつ、均一な流速分布が得られ、結晶品質に優れた均一な半導体薄膜を歩留まり良く形成・成長させることが可能なものなので、特に、発光ダイオードやレーザダイオードの発光デバイスや、高電子移動度トランジスタ等の電子デバイスに用いられる化合物半導体、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体を製造するための気相成長装置として好適である。

１，１０…気相成長装置
２…ノズル
２０…ノズル本体
２０ｃ…噴出口
２１…第１ガス導入路
２１ｉ…導入口
２１ａ…垂直流路
２１ｂ…水平流路
ｍ…底面
ｔ…上面
２１ｄ…垂直流路
ｐ…側壁
２１ｅ…水平流路
ｑ…底面
２１ｃ…第１噴出口
２１Ａ…ガス整流部
２２…第２ガス導入路
２２ｉ…導入口
２２ａ…垂直流路
２３ｂ…水平流路
２２ｃ…第２噴出口
２２Ａ…ガス整流部
２３…第３ガス導入路
２３ｉ…導入口
２３ａ…垂直流路
２３ｂ…水平流路
２３ｄ…垂直流路
２３ｅ…水平流路
２３ｃ…第３噴出口
２３Ａ…ガス整流部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…ノズル
１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ…先端
１２ｂ，１２ｄ…後端
１２ｆ，１２ｈ…ガス整流部
３，３０…フローチャンネル
３ａ，３０ａ…上流開口端
３ｂ，３０ｂ…側壁
３１…第１フローチャンネル
３２…第２フローチャンネル
３５…排気口
４…サセプタ
４１…テーブル
４２…中心軸
４５…ヒータ
５０…基板
Ｇ…反応ガス
Ｇ１…反応ガス（水素（Ｈ_２）及び窒素（Ｎ_２）の混合ガス）
Ｇ２…反応ガス（有機金属化合物（ＭＯ）及び窒素の混合ガス）
Ｇ３…反応ガス（アンモニア（ＮＨ_３）及び窒素の混合ガス）
Ｇ４…排ガス

Claims (8)

1. 基板上に半導体薄膜を成長させるための気相成長装置であって、
   反応炉内において、前記基板を保持するサセプタと、
   前記反応炉内に配置され、反応ガスを前記基板上まで導くフローチャンネルと、
   前記フローチャンネルに接続され、該フローチャンネル内に反応ガスを噴出するノズルと、
   を備え、
   前記フローチャンネルは、前記ノズル側の少なくとも一部が、前記反応ガス流れ方向における上流側から下流側に向かって、前記基板の平面方向で漸次拡開する第１フローチャンネルを有しており、
   前記ノズルは、前記第１フローチャンネルに接続される噴出口が、前記第１フローチャンネルに対して、該第１フローチャンネルの拡開方向における前記反応ガスの流束のベクトルが均一になるように、前記反応ガスを噴出することを特徴とする気相成長装置。
2. 前記フローチャンネルは、前記第１フローチャンネルの内部に前記基板の少なくとも一部を収容するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
3. 前記フローチャンネルは、前記第１フローチャンネルの下流側に、さらに、前記反応ガス流れ方向における上流側から下流側に向かって均一な断面形状の流路、又は、側壁の少なくとも一部が下流側に向けて漸次縮閉してゆく形状の流路を有した第２フローチャンネルを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気相成長装置。
4. 前記ノズルは、１以上のガス導入路を有し、且つ、該ガス導入路は、前記反応ガスの導入口側が、前記基板の平面方向に対して直交する方向で延設した垂直流路とされ、且つ、該垂直流路と直交するように連通する水平流路を１以上で有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の気相成長装置。
5. 前記ノズルは、前記ガス導入路の流路に、１以上のガス整流部を有することを特徴とする請求項４に記載の気相成長装置。
6. 前記ノズルは、前記噴出口を複数で有し、該複数の噴出口が、前記基板の平面方向に対して直交する方向で積層されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の気相成長装置。
7. 前記ノズルは、前記噴出口の少なくとも一部が、前記第１フローチャンネル側に向けて、平面視で突出する形状であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の気相成長装置。
8. 前記ノズルは、前記噴出口が、平面視で円弧状であることを特徴とする請求項７に記載の気相成長装置。

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